JP3950488B2 - Under-etching correction method and under-etching correction mask - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
この発明はシリコンウェハの異方性エッチングに関し、特に異方性エッチングによってシリコンウェハ上に方形台形状を作成する際のアンダーエッチング(アンダーカット)を補正する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
はじめに、シリコンウェハの{100}面を使用した異方性エッチングについて説明する。
例えば、{100}面上にエッチングマスクとして長方形の穴を各辺が{110}面と平行になるように作成すると、そのマスクを用いてエッチングされた形状は、図3に示したように穴の各面が{111}面で囲まれた形状になる。これは{111}面のエッチングレートが他の結晶面のエッチングレートに比較して遅いことによる。この時、マスクの穴の幅(エッチングされた穴の幅)をxとすると、エッチング深さ(穴の深さ)tが下式で示す値になった時、エッチングは自動的に停止する。
【0003】
t=(x/2)tan 54.74°
エッチング深さtがこの値よりも小さい時は、図4に示すような断面形状を有する溝が形成されることになる。
一方、{100}面上にエッチングマスク21として図5Aに示すように、方形パターン22を囲む方形枠状の穴23を各辺が{110}面と平行になるように作成するとする。この時、シリコンウェハ24のエッチング後の形状としては図5B,Cのようになることを期待しているが、実際には方形枠状の溝25で囲まれた方形台状部26の各頂点部分において、図6Aに示すように稜線27がエッチングの進行に伴いエッチングマスク21の方形パターン22の内部に進行し、即ちアンダーエッチングが発生する。
【0004】
このアンダーエッチングの発生は図6Aに示したように直線が組合わさった形状がエッチングマスク21のある面上に出現することより、特定の結晶面のエッチングレートが他の結晶面のエッチングレートに比較して遅いことに起因していると考えられている。
このアンダーエッチングを補正すべく、即ち方形台状部26の体積減少を防止すべく、従来においては方形枠状の溝25に囲まれた方形台状部26を作成する際には、方形台状部26と対応するエッチングマスク21の方形パターン22の各頂点に、図6Bに示すような補正パターン28を配置していた。
【0005】
補正パターン28は方形パターン22の頂点を中心とし、各辺が{110}面と平行とされた正方形状とされ、その対角線長さの1/2が、この補正パターン28がない状態で所定の深さまでエッチングした時に発生する方形台状部26の頂点の後退量、即ちアンダーエッチング量y(図6B参照)と等しくされる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような補正パターン28を用いる場合、例えば図7に示したように、補正パターン28が、作成しようとする溝25を塞ぐ大きさになると、エッチングマスク21の方形枠状の穴23は長方形の穴に分断され、長方形の穴によりエッチングすることになるので、図3で説明したようなエッチング形状となって、ある深さに達するとエッチングは停止し、よって図5B,Cに示したような方形台形状を作成することができなくなる。従って、溝25の幅は補正パターン28によって塞がれない大きさとする必要がある。
【0007】
ここで、図5B,Cに示したような方形枠状の溝25に囲まれた方形台状部26を、アンダーエッチングの補正を行いながら作成する場合に必要な溝25の幅を考える。
溝25の所要深さ(エッチング深さ)をtとすると、この時最低限必要なエッチングマスク21の穴23の幅x1 は、
となる。一方、マスク21内部に進行する面のエッチングレートは、{100}面のエッチングレートに比較して2.3倍程度大きく、つまりアンダーエッチング量yはエッチング深さの2.3倍程度となるため、y=2.3tとすると、補正に必要な溝25の幅x2 は、
となる。従って、x2 >x1 となり、溝幅をアンダーエッチング補正のために、本来のエッチング形状を作成するために必要な大きさより大きくしなければならず、このことは例えば溝25を介して方形台状部26を有する枠体を作成する上で、その外形を小さくしようとする時の妨げになっていた。
【0008】
また、方形台状部26の大きさを小さくする時、エッチングマスク21の方形パターン22の幅aが、(√2)yより小さくなると、図8に示したように補正パターン28同士が重なってしまい、この場合エッチングするとマスク下部に破線で示したような形状の残渣29ができてしまうため、所望のエッチング形状が得られず、よって方形パターン22の幅aは、
a≧(√2)y
即ち、a≧√2×2.3t
にする必要があった。
【0009】
この発明の目的はアンダーエッチングの補正を行いながら、方形枠状の溝に囲まれた方形台状部を作成する場合に、従来より溝幅を狭くすることができ、かつ方形台状部の大きさを小さくすることができるアンダーエッチングの補正方法及びそれに使用する補正マスクを提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、ホトエッチングにより、シリコンウェハの{100}面に各辺がそのシリコンウェハの{110}面と平行な方形枠状の溝を形成し、その溝で囲まれた方形台状部を作成する方法におけるアンダーエッチングの補正方法であって、シリコンウェハに方形台状部と対応する方形パターンを有し、かつその方形パターンの各頂点にその頂点を中心とし、一辺の長さが上記溝の深さの2倍とされ、各辺がシリコンウェハの{100}面と平行とされた正方形パターンが付加されたエッチングマスクが形成され、そのエッチングマスクによってシリコンウェハが選択エッチングされる。
【0011】
請求項2の発明は、シリコンウェハの{100}面に各辺がそのシリコンウェハの{110}面と平行な方形枠状の溝を形成し、その溝で囲まれた方形台状部を作成するホトエッチングに用いる露光用のマスクであって、方形台状部に対応する方形パターンの各頂点に、その頂点を中心とし、一辺の長さが上記溝の深さの2倍とされ、各辺がシリコンウェハの{100}面と平行とされた正方形状のパターンが付加される。
【0012】
【実施例】
この発明の実施例を図1を参照して説明する。なお、図5と対応する部分には同一符号を付してある。
この例ではアンダーエッチングを補正するために、エッチングマスク21の方形パターン22の各頂点に、補正パターンとして図1に示すように正方形パターン31が付加される。正方形パターン31は方形パターン22の頂点を中心とし、各辺がシリコンウェハ24の{100}面と平行とされており、その一辺の長さHは以下のように設定される。
【0013】
正方形パターン31は{100}面で囲まれた形状をもつので、{100}面と同一のエッチングレートで、この正方形パターン31内部にアンダーエッチングが進行していく。従って、溝25のエッチング深さをtとすると、
H=2t
とすることにより、アンダーエッチングが補正された所望の方形台状部26を作成することができる。
【0014】
一方、この正方形パターン31による補正に必要な溝25の幅x3 は、
となり、即ち深さtの溝25をエッチングするために最低限必要な溝幅x1 ≒1.41tとほぼ等しい値となる。従って、この例によればアンダーエッチングの補正を行いながら、最小の溝幅を実現できる。
【0015】
また、方形パターン22の幅aの最小値は、この正方形パターン31同士が重ならなければよいので、
となり、即ち従来の補正パターン28における幅aの最小値(√2×2.3t)より小さくすることができ、言い換えれば補正用のパターンがない時のアンダーエッチング量をyとする時、幅aを(√2)yより小さくすることができる。
【0016】
エッチングマスクはホトリソグラフィー技術を用いて形成されるものであり、ウェハ上に例えばスピンコーティング等によって一様に塗布したホトレジストに露光用のマスクを通して光を選択的に照射することにより、所要のパターンを有するエッチングマスクが形成される。
従って、上述したようなエッチングマスク21を形成するためには、その正方形パターン31が付加された方形パターン22と同様のパターンを有する露光用マスクが用いられる。
【0017】
図2はこの発明の好適な用途として、シリコンウェハより形成される加速度センサチップを示したものである。図中、41は枠体、42は質量体、43は質量体42を枠体41に支持するヒンジを示す。この発明によれば、このような加速度センサチップを作成する場合に、アンダーエッチングによる質量体42の体積減少を防止でき、かつ全体として小さくすることができ、よって小型高性能な加速度センサを得ることができる。
【0018】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によればホトエッチングにより、シリコンウェハの{100}面に各辺がそのシリコンウェハの{110}面と平行な方形枠状の溝を形成して、その溝で囲まれた方形台状部を作成する場合に、方形台状部のアンダーエッチングを補正することができ、かつ溝幅を所要のエッチング深さを得るために最低限必要な幅とすることができ、つまりアンダーエッチングの補正を行いながら、最小の溝幅を実現することができる。
【0019】
また、方形台状部の幅を従来の補正パターンを用いる方法に比し、小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例を説明するための図。
【図2】Aはこの発明の実施に好適な加速度センサチップを示す平面図、Bはその断面図。
【図3】Aは長方形の穴(幅小)のマスクによるエッチング形状を示す平面図、Bはその断面図。
【図4】Aは長方形の穴(幅大)のマスクによるエッチング形状を示す平面図、Bはその断面図。
【図5】Aはマスクパターンを示す平面図、Bは作成したいエッチング形状を示す平面図、CはBの断面図。
【図6】Aは方形台状部の頂点部分におけるアンダーエッチングを説明するための図、Bは従来の補正パターンを説明するための図。
【図7】補正パターンが方形枠状の穴を塞いだ状態を示す図。
【図8】方形台状部の幅が狭く、補正パターン同士が重なった状態及びその時のエッチング形状を説明するための図。
【符号の説明】
21 エッチングマスク
22 方形パターン
24 シリコンウェハ
25 溝
26 方形台状部
31 正方形パターン[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to anisotropic etching of a silicon wafer, and more particularly to a method for correcting under-etching (undercut) when a square trapezoidal shape is formed on a silicon wafer by anisotropic etching.
[0002]
[Prior art]
First, anisotropic etching using the {100} surface of a silicon wafer will be described.
For example, when a rectangular hole is created on the {100} plane as an etching mask so that each side is parallel to the {110} plane, the etched shape using the mask is a hole as shown in FIG. Each surface is formed in a shape surrounded by {111} surfaces. This is because the etching rate of the {111} plane is slower than the etching rate of other crystal planes. At this time, if the width of the mask hole (the width of the etched hole) is x, the etching is automatically stopped when the etching depth (hole depth) t becomes a value represented by the following equation.
[0003]
t = (x / 2) tan 54.74 °
When the etching depth t is smaller than this value, a groove having a cross-sectional shape as shown in FIG. 4 is formed.
On the other hand, as shown in FIG. 5A as an
[0004]
As shown in FIG. 6A, this under-etching occurs because a shape in which straight lines are combined appears on the surface having the
In order to correct this under-etching, that is, to prevent the volume of the rectangular
[0005]
The
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
When the
[0007]
Here, the width of the
When the required depth (etching depth) of the
It becomes. On the other hand, the etching rate of the surface proceeding inside the
It becomes. Therefore, x 2 > x 1 , and the groove width must be made larger than the size necessary for creating the original etching shape for under-etching correction. When creating a frame having the
[0008]
Further, when the square
a ≧ (√2) y
That is, a ≧ √2 × 2.3t
It was necessary to be.
[0009]
An object of the present invention is to create a rectangular trapezoidal portion surrounded by a rectangular frame-shaped groove while correcting under-etching, so that the groove width can be made narrower than before and the size of the rectangular trapezoidal portion is increased. An object of the present invention is to provide an under-etching correction method capable of reducing the thickness and a correction mask used therefor.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, a rectangular frame-shaped groove in which each side is parallel to the {110} plane of the silicon wafer is formed on the {100} plane of the silicon wafer by photoetching, and the rectangular trapezoid surrounded by the groove. A method for correcting under-etching in a method for creating a shape portion, wherein a silicon wafer has a square pattern corresponding to a square trapezoidal portion, and each vertex of the square pattern is centered on the vertex, and the length of one side Is formed to be twice the depth of the groove, and an etching mask to which each side is parallel to the {100} plane of the silicon wafer is added, and the silicon wafer is selectively etched by the etching mask. .
[0011]
In the invention of
[0012]
【Example】
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part corresponding to FIG.
In this example, in order to correct under-etching, a
[0013]
Since the
H = 2t
By doing so, a desired rectangular
[0014]
On the other hand, the width x 3 of the
That is, the minimum required groove width x 1 ≈1.41 t for etching the
[0015]
Further, the minimum value of the width a of the
That is, the width a can be made smaller than the minimum value (√2 × 2.3t) of the width a in the
[0016]
The etching mask is formed by using a photolithography technique, and a desired pattern is formed by selectively irradiating light through a mask for exposure onto a photoresist uniformly applied on a wafer by, for example, spin coating. An etching mask is formed.
Therefore, in order to form the
[0017]
FIG. 2 shows an acceleration sensor chip formed from a silicon wafer as a preferred application of the present invention. In the figure, 41 is a frame body, 42 is a mass body, and 43 is a hinge that supports the
[0018]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a rectangular frame-shaped groove whose sides are parallel to the {110} plane of the silicon wafer is formed on the {100} plane of the silicon wafer by photoetching. When creating an enclosed square trapezoidal part, the underetching of the square trapezoidal part can be corrected, and the groove width can be set to the minimum necessary width to obtain the required etching depth. That is, the minimum groove width can be realized while correcting the under-etching.
[0019]
In addition, the width of the rectangular trapezoidal portion can be reduced as compared with the conventional method using the correction pattern.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram for explaining an embodiment of the present invention.
FIG. 2A is a plan view showing an acceleration sensor chip suitable for carrying out the present invention, and B is a cross-sectional view thereof.
FIG. 3A is a plan view showing an etching shape with a rectangular hole (small width) mask, and B is a cross-sectional view thereof.
4A is a plan view showing an etching shape with a mask of a rectangular hole (wide), and FIG. 4B is a cross-sectional view thereof.
5A is a plan view showing a mask pattern, B is a plan view showing an etching shape to be created, and C is a cross-sectional view of B. FIG.
6A is a diagram for explaining under-etching at the apex portion of a rectangular trapezoidal portion, and FIG. 6B is a diagram for explaining a conventional correction pattern.
FIG. 7 is a diagram showing a state in which a correction pattern blocks a rectangular frame-shaped hole.
FIG. 8 is a diagram for explaining a state in which the width of a rectangular trapezoidal portion is narrow and correction patterns overlap each other and an etching shape at that time.
[Explanation of symbols]
21
Claims (2)
上記シリコンウェハに、上記方形台状部と対応する方形パターンを有し、かつその方形パターンの各頂点にその頂点を中心とし、一辺の長さがエッチングしたい溝の深さの2倍とされ、各辺が上記方形枠の各辺より45度傾いた正方形パターンが付加されたエッチングマスクを形成し、そのエッチングマスクによって上記シリコンウェハを選択エッチングする
ことを特徴とするアンダーエッチングの補正方法。 By anisotropic photoetching, a rectangular frame-like groove is formed on the {100} plane of the silicon wafer, each side being parallel to the {110} plane corresponding to each side of the silicon wafer, and the square surrounded by the groove. A method for correcting under-etching in a method of creating a trapezoidal portion,
The silicon wafer has a rectangular pattern corresponding to the rectangular trapezoidal portion, and each vertex of the rectangular pattern is centered on the vertex, and the length of one side is twice the depth of the groove to be etched , An under-etching correction method comprising: forming an etching mask to which a square pattern is added with each side inclined by 45 degrees from each side of the rectangular frame, and selectively etching the silicon wafer with the etching mask.
上記方形台状部に対応する方形パターンの各頂点に、その頂点を中心とし、一辺の長さがエッチングしたい溝の深さの2倍とされ、各辺が上記方形枠の各辺より45度傾いた正方形状のパターンが付加されている
ことを特徴とするアンダーエッチング補正マスク。Each side the {100} plane of the silicon wafer corresponding to the respective sides of the silicon wafer (110) to form a plane parallel to the rectangular frame-shaped grooves, to create a square frustum portion surrounded by the groove different An exposure mask used for isotropic photoetching,
Each vertex of the rectangular pattern corresponding to the rectangular trapezoidal portion is centered on the vertex, the length of one side is twice the depth of the groove to be etched , and each side is 45 degrees from each side of the rectangular frame. An under-etching correction mask characterized by an inclined square pattern added.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14992895A JP3950488B2 (en) | 1995-06-16 | 1995-06-16 | Under-etching correction method and under-etching correction mask |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP14992895A JP3950488B2 (en) | 1995-06-16 | 1995-06-16 | Under-etching correction method and under-etching correction mask |
Publications (2)
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|---|---|
| JPH097997A JPH097997A (en) | 1997-01-10 |
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| JP14992895A Expired - Lifetime JP3950488B2 (en) | 1995-06-16 | 1995-06-16 | Under-etching correction method and under-etching correction mask |
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| JP4853031B2 (en) * | 2006-01-25 | 2012-01-11 | 大日本印刷株式会社 | Manufacturing method of charged particle exposure mask |
| JP2013122487A (en) * | 2011-12-09 | 2013-06-20 | Konica Minolta Medical & Graphic Inc | Method for manufacturing metal grating, metal grating, and x-ray imaging device |
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1995
- 1995-06-16 JP JP14992895A patent/JP3950488B2/en not_active Expired - Lifetime
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|---|---|
| JPH097997A (en) | 1997-01-10 |
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